Nova opazovanja z VLT povzročajo hude glavobole zvezdnim teorijam

Pri zvezdah, ki so podobne Soncu, astronomi pričakujejo, da bodo proti koncu življenja odvrgle večino svojih atmosfer v vesolje. Nova opazovanja velikanske zvezdne kopice z ESO-vim Zelo velikim teleskopom (Very Large Telescope – VLT) so proti vsem pričakovanjem pokazala, da večina proučevanih zvezd tekom življenjskega ciklusa sploh ni dosegla te razvojne stopnje. Mednarodna skupina je ugotovila, da lahko vsebnost natrija v zvezdah zelo dobro napove, kako bodo končale svoje življenje.

Mnogo let smo verjeli, da dobro razumemo razvoj in življenje zvezd. Natančni računalniški modeli so napovedovali, da bi lahko imele zvezde z maso podobno Sončevi proti koncu življenja obdobje, imenovano »asimptotična veja orjakinj«,  ali AGB[1] — ko doživijo zadnji izbruh jedrskega izgorevanja in jim izpuhti velik del mase v obliki plina in prahu.

Iz te odnešene snovi [2] nastane naslednja generacija zvezd in ciklus izgubljanja snovi ter ponovnega rojevanja je ključen za pojasnitev kemije razvoja vesolja. Ta proces zagotavlja tudi snov, ki je potrebna za nastanek planetov in celo za nastanek živih bitij.

A ko je avstralski ekspert za teorijo zvezd Simon Campbell iz Centra za astrofiziko Univerze Monash v Melbourneju  proučeval stare članke, je ugotovil osupljive namige, da nekatere zvezde nekako ne sledijo pravilom in lahko morda povsem preskočijo fazo AGB. Povedal je zgodbo:

»Za znanstvenika, ki modelira zvezde, je bila to nora domneva! Skladno z našimi modeli gredo vse zvezde skozi fazo AGB. Dvakrat sem preveril vse stare študije in ugotovil, da to ni bilo temeljito raziskano. Odločil sem se, da raziščem sam, čeprav sem imel malo opazovalnih izkušenj.«

Campbell in njegova skupina je uporabila ESO-v Zelo velik teleskop  (Very Large Telescope – VLT) za natančno proučevanje svetlobe, ki prihaja od zvezd v kroglasti zvezdni kopici NGC 6752 v južnem ozvezdju Pav. Ta obsežna krogla starodavnih zvezd vsebuje tako prvo, kot tudi drugo generacijo zvezd, ki je nastala nekoliko kasneje [3]. Obe generaciji lahko razlikujemo po deležu natrija, ki ga vsebujejo - nekaj, kar nam zelo kvalitetni podatki z VLT omogočajo izmeriti.

“FLAMES, več-objektni spektrograf z visoko ločljivostjo na VLT, je bil edini inštrument, ki nam je lahko omogočal pridobiti resnično kvalitetne podatke za 130 zvezd naenkrat. In omogočil nam je opazovati velik del kroglaste kopice v enem zamahu«, je dodal  Campbell.

Rezultati so bili presenetljivi - vse AGB zvezde v raziskavi so bile zvezde prve generacije z majhno vsebnostjo natrija in nobena od zvezd druge generacije z večjo vsebnostjo natrija ni postala AGB zvezda. Kar 70% zvezd ne doživi končne faze jedrskega izgorevanja in izgube mase [4] [5].

“Zdi se, da potrebujejo zvezde za doseg razvojne stopnje AGB “dieto”z malo natrija. Ta opazovanja so pomembna iz več razlogov. Te zvezde so najsvetlejše zvezde v kroglastih kopicah in torej lahko pričakujemo da bo 70% manj najsvetlejših zvezd od teoretične napovedi. To tudi pomeni, da so naši računalniški modeli zvezd pomanjkljivi  in jih moramo izboljšati!” zaključuje Campbell. 

Skupina pričakuje podobne rezultate za druge zvezdne kopice in načrtuje nadaljnja opazovanja.

Opombe

[1] AGB zvezde so dobile nenavadno ime zaradi njihove lege na Hertzsprung Russellovem diagramu, prikazu svetlosti zvezd v primerjavi z njihovo barvo.

 [2] Za kratek čas je ta izvržena snov obsijana z močnim ultravijoličnim sevanjem z zvezde. Iz nje nastane planetarna meglica (za primer si oglejte eso1317).

[3] Čeprav so vse zvezde v kroglasti kopici nastale ob približno istem času, je zdaj dobro dokazano, da ti sistemi niso tako enostavni, kot so nekoč domnevali. Običajno vsebujejo dve ali več zvezdnih populacij z različno vsebnostjo lahkih kemijskih elementov,  kot so ogljik, dušik in - ključno za to novo raziskavo - natrij.

 [4] Smatrajo, da se zvezde, ki preskočijo stopnjo AGB, razvijejo neposredno v helijeve bele pritlikavke in se v milijardah let postopoma ohladijo.

 [5] Za različno obnašanje ni kriv sam natrij, vendar pa mora biti v tesni povezavi z osnovnim razlogom, ki ostaja skrivnost.

 

Več informacij

Ta raziskava je bila predstavljena v članku z naslovom  “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars”, avtorjev Simon Campbell et al., ki je dosegljiv v spletni verziji revije Nature  29. maja 2013.

Raziskovalno skupino sestavljajo Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Avstralija), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Avstralija; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Avstralija [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Nemčija), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhus University, Danska).

ESO je osrednja medvladna astronomska organizacija v Evropi in doslej v svetu najbolj produktiven zemeljski astronomski observatorij. Vzdržuje ga 15 držav: Avstrija, Belgija, Brazilija, Češka republika, Danska, Francija, Finska, Nemčija, Italija, Nizozemska, Portugalska, Španija, Švedska, Švica in Združeno kraljestvo. ESO izvršuje ambiciozen program, osredotočen na načrtovanje, gradnjo in upravljanje zmogljivih zemeljskih opazovalnih naprav, ki astronomom omogočajo, da pridejo do pomembnih znanstvenih odkritij. ESO igra vodilno vlogo pri promociji in organizaciji sodelovanja pri astronomskih raziskavah. ESO upravlja tri edinstvene opazovalne lokacije svetovnega formata v Čilu: La Silla, Paranal in Chajnantor. V Paranalu upravlja ESO Zelo velik teleskop, na svetu najnaprednejši astronomski observatorij za vidno svetlobo in dva pregledovalna teleskopa. VISTA deluje v infrardeči svetlobi in je največji pregledovalni teleskop na svetu. Pregledni teleskop VLT je največji teleskop, namenjen izključno pregledovanju neba v vidni svetlobi. ESO je evropski partner revolucionarnega astronomskega teleskopa ALMA, največjega obstoječega astronomskega projekta. ESO trenutno načrtuje 39-metrski Evropski izjemno velik optični in bližnji infrardeči teleskop (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope – E-ELT), ki bo postal “največje oko zazrto v nebo na svetu”.

Povezave

Vir: ESO